【正文】 圖層都具備 16 位真彩的顯示能力 。AT45DB161D 支持 RapidS 串行接口，適用于要求高速操作的應(yīng)用。 具有 JTAG 口的芯片都有如下 JTAG 引腳 定義： TCK——測試時(shí)鐘輸入； TDI——測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過 TDI 輸入 JTAG 口； TDO——測試 數(shù)據(jù)輸出 ，數(shù)據(jù)通過 TDO 從 JTAG 口輸出； TMS——測試模式選擇， TMS 用來設(shè)置 JTAG 口處于某種特定的測試模式。 JTAG 的 系統(tǒng)板 設(shè)計(jì)和連線關(guān)系如圖 所示。 MAX3232 具有二路接收器和二路驅(qū)動(dòng)器，提供 1uA 關(guān)斷模式，有效降低功效并延遲便攜式產(chǎn)品的電池使用壽命。 FLASH 程序儲(chǔ)存 4K64K， RAM 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 512B－ 1280B。溫度檢測模塊電路如圖 所示 。 檢測溫度范圍為 –55176。 C 至+125 ℃ 。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 TMOD（定時(shí)器寄存 器） GATE C/T* M1 M0 GATE C/T* M1 M0 T1 方式字段 T0 方式字段 TMOD |= 0X20 即定時(shí)器 T1 工作在方式 2（自動(dòng)重裝的 8 位定時(shí)器）。 數(shù)據(jù)幀 10 位， 1 個(gè)起始位， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位， 1 個(gè)停止位，無校驗(yàn)。 圖 開 始是 否 接 收 完 ？地 址 是 否 匹 配 ？C R C 是 否 校 驗(yàn)正 確 ？數(shù) 據(jù) 處 理向 上 位 機(jī)返 回 數(shù) 據(jù)結(jié) 束NYYNNY 圖 數(shù)據(jù)幀處理流程圖 上位機(jī) 對(duì) 發(fā)回來的幀進(jìn)行處理，判斷是否正確 后 執(zhí)行 對(duì)應(yīng) 的處理。 ISP/IAP 地址寄存器 ISP_ADDRH 和 ISP_ADDRL：用于存放 EEPROM 要尋址的地址，復(fù)位后為 0000H。通過取字幕軟件可以提取漢字、字母、圖形的編碼，然后通過 彩屏 顯示。如圖 所示 。 圖 調(diào)試平臺(tái) 25 調(diào)試問題 關(guān)于工程的建立 ： .C、 .h文件的處理。 關(guān)于 EEPROM： 從機(jī)采用的是主控芯片內(nèi)部自帶的 EEPROM，調(diào)試時(shí)出現(xiàn)保存數(shù)據(jù)后，上電讀取數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)時(shí) EEPROM內(nèi)部存儲(chǔ)地址錯(cuò)誤， 更 正后 數(shù)據(jù)正常保存。 從機(jī)控制板實(shí)時(shí)顯示溫度值，將采集到的溫度值存入 MODBUS寄存器，供主機(jī)查詢，8個(gè) LED燈亮度分別反映 MODBUS內(nèi)部寄存器模擬量，可通過按鍵操作修改 MODBUS內(nèi)部寄存器值，從機(jī)控制板運(yùn)行實(shí)物圖如圖 。 RS232通訊總線接口如圖 。 圖 更改后的 DS18B20實(shí)物圖 軟件件調(diào)試 調(diào)試平臺(tái) 軟件調(diào)試也是此系統(tǒng)最關(guān)鍵的一步了，也是有難度的一步。 在 A0 為高電平的狀態(tài)下，寫入兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，第一字節(jié)為高八位，第二字節(jié)為低八位；如要讀出指定寄存器的數(shù)據(jù)，則需要連續(xù)三次讀操作方能完成一次讀出操作，第一個(gè)字節(jié)為無效數(shù)據(jù)，第二字節(jié)為高八位，第三字節(jié)為低八位。 圖 STC內(nèi)部 EEPROM部分 地址 液晶顯示模塊 本系統(tǒng)為了方便現(xiàn)場觀察數(shù)據(jù)和調(diào)試，加上了液晶顯示。 EEPROM數(shù)據(jù)讀取流程圖如圖 。并執(zhí)行相關(guān)功能。 必須了解 Modbus 的各個(gè)功能對(duì)應(yīng)的幀格式 ，理解其含義和本質(zhì)，然后才能 找到對(duì)應(yīng)信息去對(duì)其相應(yīng)的處理 。 在串行通信的實(shí)現(xiàn)中， 本系統(tǒng)采用了串口通信工作 方式一，波特率 115200 的方案。 C。 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒。 利用 STC 單片機(jī) 8 個(gè) I/O 端口分別控制 8 路 LED， 每一路都用 100 級(jí) PWM 來調(diào)節(jié)LED 亮度，每一路亮度值都可通過從機(jī)按鍵設(shè)置值， 也可在主機(jī)觸摸屏上設(shè)置每一路亮度值，也可以直接控制每 一路 LED 亮滅，通過 MODBUS 命令下置到從機(jī)單片機(jī)，從機(jī)單片機(jī)根據(jù)亮度值修改 LED 亮度。 C1+1V+2C13C2+4C25V6T2out7R2in8R2out9T2in10T1in11R1out12R1in13T1out14GND15VCC16U5ST32321234567891110J2D Connector 93V3GND100nFC23100nFC24100nFC25100nFC26GNDPA2PA3PA9PA10U1TXU1RXU2RXU2TXT2OUTT2OUTR2INR2INGND12345678910111213141516P2Header 16HGNDT1OUTR1INR1INT1OUT470RR20470RR213V33V3LED_LEFTLED_RIGHTPC0PC1232 通訊 圖 串口通訊電路 從機(jī)主控模塊 從機(jī)主控采用 STC12C5A60S2， 最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示。 采用專有低壓差發(fā)送器輸出級(jí)，利用雙電 壓 在 至 電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的 RS232 性能，器件僅需四個(gè) 的外部小尺寸電 壓 電容。 寄存器 的每一個(gè)單元分配給 IC 芯片的相 13 應(yīng) 引腳 ，每一個(gè)獨(dú)立的單元稱為 BSC（ BoundaryScan Cell） 邊界掃描 單元。 JTAG 編程 方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程再裝到板上因此而改變，簡化的流程為先固定 器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進(jìn)度。 12 本系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊采用 AT45DB161D 存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)容量為 2M，足夠存儲(chǔ)大量圖片數(shù)據(jù)信息。 液晶顯示模塊 及 CPU 引腳 接口電路如圖 所示。時(shí)鐘頻率 72MHz 時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼， STM32 功耗 36mA，是 32 位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于 。 根據(jù) 比較 ， 本系統(tǒng)從機(jī) 主控芯片 采用 STC12C5A60S2， 利用串口通訊芯片 MAX3232與上位機(jī)連接，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 6 第 2 章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 設(shè)計(jì)方案 選擇 方案一：采用電腦當(dāng)主機(jī)，從機(jī)利用單片機(jī)與電腦通過 RS232 通訊，電腦發(fā)送MODBUS 命令查詢從機(jī)數(shù)據(jù)，從機(jī)接收命令返回相應(yīng)數(shù)據(jù)，電腦 工控軟件 刷新從機(jī)數(shù)據(jù)， 從而實(shí)現(xiàn) MODBUS 通訊器功能。 設(shè)計(jì)的步驟 本次設(shè)計(jì)的課題是基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器的設(shè)計(jì)，主要的研究方法步驟如下： 對(duì)整個(gè) MODBUS 通訊協(xié)議的構(gòu)成、要求、應(yīng)用等進(jìn)行大概的了解，明確課題的定位和所要解決的問題。 ◆ 在能源與基礎(chǔ)設(shè)施市場 ， 機(jī)場、隧道、數(shù)字通訊、電信、水處理、油氣、能源等行業(yè)大大得益于 ―透明就 緒 ‖的遠(yuǎn)程控制能力 。要為每種協(xié)議寫一個(gè)轉(zhuǎn)換接口或驅(qū)動(dòng)是比較繁瑣的，特別是在站點(diǎn)和協(xié)議較多的時(shí)候。但傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件存在著一些問題。通過對(duì)這 些控制器進(jìn)行多分支網(wǎng)絡(luò)連接，可以創(chuàng)造一個(gè)自己的小型分散控制系統(tǒng) 。 另一種 ―智能化 ‖并且具有控制能力的 MODBUS 設(shè)備是來自于 Moore Industries 公司的 MDS 方程站。 Modbus 的幀格式簡單、緊湊 、 通俗易懂。此 協(xié)議 定義了一個(gè) 控制器 能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何 種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通 訊 的。 本系統(tǒng)上位機(jī) 以 STM32F103RBT6 為平臺(tái) ， 通過 寸 TFT 觸摸屏 實(shí)現(xiàn) 查詢從機(jī)、設(shè)置從機(jī)參數(shù) 等功能 ，實(shí)時(shí)顯示從機(jī)的通訊狀態(tài)、寄存器的值、溫度 測量值 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的 MODBUS 通訊器設(shè)計(jì) 學(xué)院： 電氣信息學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 0902 學(xué)號(hào)： 38 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成日期： 2021 年 05 月 31 日 誠 信 聲 明 本人聲明： 本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果； 據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料； 我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。 本系統(tǒng) 從機(jī)以STC12C5A60S2 為基本平臺(tái)， 利用 RS232 串口 實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊 ， 用單片機(jī)的 內(nèi)部 RAM 寄存器 模擬協(xié)議中的 寄存器 ，根據(jù)寄存器的值調(diào)節(jié)單片機(jī) PWM 輸出，改變 LED 燈的亮度，單片機(jī) 讀取實(shí)時(shí)溫度 。有了它，不同廠 商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成 工業(yè)網(wǎng)絡(luò) ，進(jìn)行集中監(jiān)控。 Modbus 可以支持多種電氣接口，如 RS23 RS485 等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。它也可以被編程用來執(zhí)行控制功能，例如 PID 控制、 ON/OFF 控制、現(xiàn)場報(bào)警、診斷以及報(bào)警監(jiān)視等。諸如 MODBUS 等數(shù)字化通訊協(xié)議能夠給這些一直單機(jī)運(yùn)行的儀表注入一些新的活力。 目的與意義 在現(xiàn)代化工業(yè)控制中 , 由于被控對(duì)象、測控裝置等物理設(shè)備的地域分散性 , 以及控制與監(jiān)控等任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求 , 不同設(shè)備之間現(xiàn)場交互性信息的傳遞越來越多。然而，子站 是采用不同開發(fā)平臺(tái)、不同通訊協(xié)議組成的 結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)，可能由不同的廠家和 個(gè) 體 開發(fā)。 發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)安裝了 MODBUS 串行設(shè)備，基于 MODBUS 和單片機(jī)技術(shù)的―透明就緒 ‖的廣泛應(yīng)用可以被歸類到三大市場：能源與基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)，以及建筑行業(yè)。 搭建測試平臺(tái)，通 訊 器軟硬件調(diào)試。對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。 STC 系列的 STC12C5A60S2，此芯片編程簡單，價(jià)格便宜，與傳統(tǒng) 51 單片機(jī)編程方法兼容，內(nèi)部資源豐富，下載程序只需 RS232 接口即可將程序下載到單片機(jī)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K 到 128K 的閃存，不同的是 SRAM 的最大容量和外設(shè)接口的組合。 10 OUT3IN1GND2U1LM7805IN3GND1OUT2U2 LT1117GND GND10uFC210uFC3912VGNDGND GND GND10uFC1GND3V3VCC3V3GND10uFC1310nFC1410nFC15100nFC1610uFC1710uHL110uHL210RR110RR2GND3V3 VDDA VREF+VREFVSSAD1POWER470RR143V3GNDGND912V電源123P4Header 3100nFC4100nFC5100nFC6100nFC7100nFC8100nFC9100nFC10100nFC11100nFC12 圖 電路圖 液晶顯示模塊 主機(jī)系統(tǒng)采用 寸 TFT 液晶顯示屏做界面顯示， 寸彩色 TFTLCD 顯示模塊的內(nèi)置 LCD 控制器以及顯存，對(duì) 寸模塊進(jìn)行操作時(shí)，實(shí)際上是對(duì) LCD 控制器 的控制寄存器、顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作 。 圖片數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)芯片的固定地址，多張圖片分地址放置， CPU 只需按地讀取存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)送入 TFT 顯示器，即可完成所有圖片顯示，節(jié)約了 CPU 內(nèi)部空間。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線： TMS、TCK、 TDI、 TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和 數(shù)據(jù)輸出 線。 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)串行的 移位寄存器 。下面簡單介紹 MAX3232 芯片。通常情況下，能夠工作于 235kbps 數(shù)據(jù)速率。 15 470nFC910KR2VCCGNDNRST123RST/45678910111213XTAL214XTAL115GND1617181920212223242526ALE/2728EX_LVD/29303132333435